我國有機肥料資源及利用

牛新勝，巨曉棠

（1 中國農業大學曲周實驗站，河北曲周 057250；2 中國農業大學資源與環境學院，北京 100193）

我國有機肥料資源及利用

牛新勝1，巨曉棠2*

（1 中國農業大學曲周實驗站，河北曲周 057250；2 中國農業大學資源與環境學院，北京 100193）

本文對近30多年來我國有機肥料資源與利用資料進行了統計概算，分析了我國有機肥料基礎資源量估算結果不一致的原因。統計結果表明，當前我國有機肥料基礎資源每年約57億t實物量，其中畜禽糞尿約38億t(鮮)，人糞尿約8億t (鮮)，秸稈約10億t (風干)，綠肥約1億t (鮮)，餅肥約0.2億t (風干)。折合N約3000萬t、P2O5約1300萬t和K2O約3000萬t，N+P2O5+K2O養分總量約7300萬t。然而，我國有機肥料資源利用率較低，主要原因包括社會、經濟、政策、技術及推廣等多方面。有機肥料資源收集、貯存和加工過程中養分損失嚴重，不僅導致其利用率低，也成為農業源環境污染的根源。發展種養結合循環農業，加強有機肥料資源收集、加工和施用各個環節的技術開發和相關設施的標準化建設是目前解決其利用問題的關鍵。堅持政府補助的優惠鼓勵政策，推行市場主體參與運行管理，建立有機肥料資源收集、加工和利用的完整產業與利益鏈條是有機肥料資源化高效利用的社會、經濟和政策保障。

有機肥料資源；有機肥料養分含量；有機肥料利用；糞尿資源；秸稈資源；綠肥；餅肥

我國是農業生產大國，有機肥料資源豐富。明確有機肥料資源量及其構成，對于充分利用有機肥提供的有機質和養分，降低對化肥的依賴，減少環境污染，發展生態循環農業，改善農業生產條件以及農村生活環境都有重要意義。1958年，農業部在總結農村利用有機肥料經驗的基礎上，匯編出版了《肥料志》，記載了96個有機肥品種[1]。1994年，農業部開展了一次全國11個省 (自治區) 的有機肥料資源調查，于1999年出版了《中國有機肥料資源》[2]、《中國有機肥料養分志》[3]以及《中國有機肥肥料養分數據集》[4]，首次系統地總結了我國有機肥料資源量、品種、品質、養分構成與含量以及利用途徑，建立了我國有機肥資源數據庫。2009年，全國農業技術推廣服務中心在全國30個省 (區、市) 以及新疆生產建設兵團開展了秸稈、綠肥、規模化養殖場畜禽糞便、商品有機肥、農家肥5類有機肥資源及利用情況調研。2009年，中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所、環境保護部南京環境科學研究所聯合編制了《第一次全國污染源普查畜禽養殖業源產排污系數手冊》[5]，首次對不同規模養殖場，分區域、分畜禽飼養階段核算了畜禽產排污系數，為合理地估算其資源量和污染物排放量提供了參數。這些工作系統、全面，為明確一定時期我國有機肥料的品質、數量以及利用情況，實現有機肥料投入定量化及其利用提供了重要參考依據，對于推動我國有機肥料資源的利用具有重要意義。盡管如此，我國有機肥料資源的產生，無論從其品質、數量，還是其養分含量，實際上是一個隨著生產方式改變而不斷變化的動態過程，這些數據的時效性略顯滯后，因而需要從有機肥料資源、養分含量以及利用等方面及時總結，為進一步推動數據庫更新和完善提供依據。

本文通過文獻總結，研究分析：1) 我國有機肥料資源估算量產生差異的原因；2) 目前我國有機肥料實物量及養分資源量；3) 有機肥料養分在貯存和加工過程中的損失；4) 有機肥料資源利用現狀及所面臨的技術、經濟、政策和社會問題；5) 提出了提高有機肥料資源的回田利用率、降低農業面源污染的途徑。

1 材料與方法

本文利用Web of Science、中國知網 (CNKI) 中文期刊數據庫、維普中文科技期刊數據庫、萬方數據庫等對“有機肥料資源”、“有機肥”、“養分資源”、“畜禽糞尿”、“畜禽糞便”、“人糞尿”、“糞尿資源”、“排泄系數”、“秸稈資源”、“作物秸稈”、“秸稈”、“草谷比”、“收獲系數”、“秸稈系數”、“綠肥”、“餅肥”、“有機廢棄物”、“畜禽污染物”、“生物質資源”、“有機肥利用”關鍵詞進行檢索，并篩選出有關全國有機肥料資源的文獻。同時利用《農業技術經濟手冊》、全國農技推廣服務中心編著的《中國有機肥資源》、《中國有機肥料養分志》和《中國有機肥料養分數據集》，以及有關有機肥料資源的書籍、會議論文報告以及電子報道等，對我國1978～2013年間全國有機肥料資源估算的相關資料進行總結分析。對于文獻中數據用圖表達的，我們利用OriginPro 9.0軟件進行處理得到估算值。對資源量分析所采用的數據，文獻中必須有估算過程。

有機肥料來源復雜，為了科學統計，避免各種資源交叉重復計算，全國農技推廣服務中心[2]將我國有機肥料資源劃分為基礎資源 (主要包括糞尿類、秸稈類、餅肥、綠肥)，派生資源 (廄肥、堆漚肥、沼氣肥、草木灰) 和可利用資源三大類。派生資源和可利用資源主要來自基礎資源。本文只總結分析基礎資源，即糞尿類、秸稈類、綠肥和餅肥。

本文不采用基于作物產量、人口和畜禽數量以及草谷比、糞尿排泄系數的方法，而是在概括總結前人估算量的變化趨勢基礎上，以最新估算值為基點，估算目前有機肥料資源量，即“最新估算值+變化趨勢”。具體做法：1) 針對某一基礎資源，采用最新的、最為合理的估算方法所報道的“最新估算值”，作為估算目前資源量的基數；2) 作為基數的“最新估算值”的文獻須提供詳細的估算過程；3)總結分析文獻報道該資源量增長趨勢，結合作物產量、人口和動物養殖數量變化分析趨勢，估算目前秸稈、糞尿養分資源量。綠肥和餅肥養分資源量基本穩定，取最新報道的平均值為目前估算。

因為文獻采用的秸稈系數（草谷比）以及糞尿排泄系數的觀測方法均無敘述，單位無法統一，所以本文所收集的文獻的秸稈系數和糞尿排泄系數均為文獻的原數據和單位，便于讀者了解。本文對文獻資源量的估算值均保留到小數點后一位，有機肥料資源實物量和養分資源量數值均為整數。

為了討論分析我國有機肥料資源估算誤差來源，本文總結了文獻中所使用的各種參數 (表1，表2)。

表 1 文獻中采用的農作物草谷比Table 1 Straw/grain ratio of crop used in literatures

表 2 文獻中采用的人或畜禽糞尿排泄系數Table 2 Excretion coefficient for human and animals used in literatures

2 結果與討論

2.1 我國有機肥料資源量及養分量

2.1.1 糞尿資源量及養分量 糞尿類在我國有機肥料基礎資源中占有最高比重。據前人統計結果，1994年，人、畜糞尿實物量約占基礎資源總量的79%[2]，2005年約 88%[39]，2008年約81%[10]。所以，糞尿在我國有機肥料資源總量中約占80%。1994年人糞尿占糞尿類資源總量約21%[2]，2005年約17%[39]，表明隨著時間的推移，人糞尿所占的比例降低，這是因為畜禽養殖量不斷增加[40,27]，而人口數量逐漸趨于穩定所致。關于人糞尿資源量的估算，有些只包含了農村人口[17,15]，有的還剔除了進城打工人口的排泄量[15]，有的只估算了15歲以上人口的糞尿資源量[2]。張海成等[19]對糞尿資源折算為80%含水量鮮基，劉曉燕等[39]則估算了2005年全國所有人口的糞尿排泄量約為7.9億t (鮮)(表3)。這些估值沒有統一標準，顯得很混亂，很難相互比較。考慮人口增加的因素，我國人口在2005～2015年間年均增長5.13‰(圖1)，目前我國人糞尿資源量應高于7.9億t，約為 8 億 t。

1978年以來，我國畜禽糞尿資源量呈不斷增加趨勢。據朱建春等[37]估算，1978年至2010年，我國畜禽糞尿實物量年均增長約4.2%。進入上世紀80年代，糞尿資源增速減緩。據包雪梅等[7]估算，從1986年到2000年，年均增速約為2.8%；朱寧等[40]估算，1990～2010年畜禽糞尿資源量年均增速約為0.2%，表明我國畜禽糞尿資源增速放緩，總量逐漸趨于穩定，綜合考慮估算時對水分含量的處理以及畜禽糞尿的增長因素，2005～2011年，畜禽糞尿量年產約為40億t (鮮)(表3)。最新公布的數據，2013年[41]或目前[42–43]我國畜禽糞尿資源年產量約為38億t。根據2017年國家統計局資料[44]分析，作為糞尿主要貢獻源的生豬[37,39–40,45]，自2012年至2015年年底存欄量逐年減少 (圖1)，2015年比2012年減少5.2%。據國家統計局2017年發布的公告[46]，2016年肉類總產量8540萬t，比上年下降1.0%，其中豬肉產量5299萬t，下降3.4%。動物養殖數量下降，必然導致糞尿排放量減少。所以，目前畜禽糞尿資源量比2005～2011年平均年產量40億t顯著減少。綜上，目前我國畜禽糞尿資源年產約38億t。綜合人糞尿資源量，目前我國糞尿類資源實物量約為46億t (鮮)。

從糞尿養分資源量 (本文只考慮有估算過程的研究) 的報道看，1994～2010年，我國糞尿氮磷鉀總養分變幅為每年3479.6 萬t～5084萬t (表3)，總趨勢隨時間遞增而增加。從上面的分析可知，近來我國糞尿資源量增速減緩，養分資源量因而也隨之減少，同時也考慮報道的估算過程，本研究僅以2005年[39]和2008年[10]估算為基數，確定目前我國糞尿養分資源量 (N-P2O5-K2O) 約為5000萬t，其中N約2100萬t、P2O5約1100萬t、K2O約1800萬t(表 3)。

2.1.2 秸稈資源量及養分量 在有機肥料資源估算中，秸稈資源估算最多 (表 3)，從1949年至2011年，每年的資源量都有報道，同一年份就有多達10份報道。我國秸稈資源量呈逐年增長的趨勢，從1949年 (約1.6億t[28], 本文表3未列出) 到2011年(約7.4億t[28])，年均增長約6%。近30多年來，秸稈資源量增速下降，從1990年至2005年，秸稈年產量由約 6.9 × 108t提高到 8.4 × 108t，年均增長1.3%[8–9]。值得注意的是，近年來的估算中，秸稈資源量增加，除了秸稈產量自身增加因素外，還存在著由于秸稈資源估算范圍增加而導致的秸稈資源量增加[8–9]。

2008年以來，有研究者重新定義了秸稈的涵義，界定了范圍，并重新核算了草谷比，首次把作物主產品加工過程產生的副產物計為秸稈資源的范圍[8–9,20]，使我國秸稈資源量大大增加。據估算，2007～2009年我國大田作物秸稈副產物每年約8862.0萬t[54]。畢于運等[8]研究結果，2005年我國農產品加工副產品占秸稈資源總量約12.5%；據謝光輝等[20]估算，2006～2007年，我國農作物加工副產物約占秸稈資源總量 (7.4億t) 的12.2%。這兩者對我國作物加工副產物總量的估算比較接近，也表明了這些副產物在秸稈總資源中所占比重比較穩定。如果把加工副產品計為秸稈資源，2005年我國秸稈資源量約為8.4億t[8–9]。另據報道，2009年，我國秸稈資源量約為8.99億t[19]，農業部科技教育司報道約為8.2億t[55]，兩者相差0.79億t。2005年以來，我國農作物產量一直處于增長趨勢，糧食產量年均增加2.84%，顯然秸稈資源量也會隨之增長。據農業部最新報道 (無估算過程)，2015年我國秸稈資源總量已經達到10.4億t[41]，所以，目前我國年產秸稈約10 億 t (風干)。

文獻對秸稈資源養分量的估算差異也較大。首先與秸稈資源實物量估算差異有關，前面分析因估算秸稈資源范圍小而低估我國秸稈資源量。其次與養分系數差異有關。綜合考慮各種估算因素，筆者總結出，2005年以來，我國秸稈N+P2O5+K2O總養分資源量年平均2028萬t (1634 萬t～2367萬t)(表4)。我國秸稈N+P2O5+K2O總養分年產2000萬t，其中N 約 700萬 t，P2O5約 200萬 t和 K2O 約1000萬 t。實際上，由于秸稈資源實物量的增加，其養分量也必然隨之增加，所以，我國秸稈養分資源量還應該高于上述估計，這里就采用上述估值作為秸稈養分資源量。2.1.3 綠肥資源量及養分量 綠肥資源估算的報道較少，主要來自農業部農技推廣服務中心的數據。從現有資料看，1992～2008年，全國綠肥資源量6612 萬 t～34188(鮮基)。自 1994 年 (約 3.4 億 t) 到目前 (2008年，約0.93億t)，綠肥資源量呈減少趨勢。自2000年以來，綠肥資源量基本穩定在約1億t左右 (表5)。綜合考慮研究報道中調查與估算的結果，本文總結出，我國目前綠肥實物量約1億t(鮮)(表5)，每年能夠提供總養分 (N+P2O5+K2O) 約97萬t，其中N約45萬t、P2O5約11萬t、K2O約41 萬 t (表 5)。

表 3 我國人、畜禽糞尿資源量Table 3 Amount of human wastes and animal manure resources in China

續表 3 Table 3 continued

圖1 我國人口數量、糧食產量和豬、牛存欄變化Fig. 1 Change of population, grain yield, stock pig and stock cattle in China

2.1.4 餅肥資源量及養分量 同綠肥資源一樣，餅肥資源估算的報道也較少，其報道大多也來自農業部農技推廣服務中心。1994～2008年，全國餅肥資源實物量約0.2 億t～0.3億t (風干)(表6)，總的看來，實物量有增加的趨勢。但是，據近十多年來的報道，我國餅肥實物量基本穩定在0.2億t左右，所以我們認為這是目前我國餅肥資源實物量，能夠提供總養分 (N+P2O5+K2O) 約230萬t，其中N約150萬t、P2O5約 40萬t、K2O 約 40萬 t (表 6)。

2.1.5 有機肥資源總量及養分總量 根據以上4種有機肥料基礎資源量的分析結果 (表7)，目前我國有機肥料資源總量大約等于57億t，即8億t (人糞尿，鮮)+38億t (畜禽糞尿，鮮)+10億t (秸稈，風干)+1.0億t (綠肥，鮮)+0.2億t (餅肥，風干)。如果考慮生活垃圾以及其他有機廢棄物，接近于總產量超過60 億t (鮮)[63]。因此，目前我國有機肥料基礎資源總量比1994年資源量[2,64]增加約43%。據前面對4種基礎有機肥料養分資源量的總結，目前這些有機肥料資源可年均提供總養分 (N+P2O5+K2O) 約7300萬t，其中N約3000萬t、P2O5約1300萬t以及K2O約3000萬t，與劉曉燕等[39]和李書田等[10]的估算接近。其他報道的有機養分資源量實際上還包括了其他有機廢棄物 (表7)，如每年還有城市生活垃圾2億t，肉類加工廠廢棄物5000～6500萬t[60]，可能會高于本文的統計結果。

表 4 我國秸稈資源量Table 4 Straw resources amount in China

續表 4 Table 4 continued

表 5 我國綠肥資源量Table 5 Green manure resources amount in China

2.2 我國有機肥料資源估算量差異的原因及改進建議

2.2.1 估算方法不一致 綠肥和餅肥資源是以單位面積綠肥產量或出餅率估算，相對簡單，估算的差異不大，本文不做深入分析。秸稈資源量估算方法一般采用“作物產量 × 草谷比”，估算簡單易行，可以大致估算出各種秸稈產量。受統計資料所錄數據的限制，文獻對我國畜禽糞尿資源量的估算目前主要有 3 種方法：1) 存欄量 × 日排泄系數 × 飼養周期[66]；2)(畜禽出欄量+年末存欄量) × 日排泄系數 ×飼養周期[67]；3) 出欄量或年末存欄量 × 日排泄系數 ×飼養周期[35,39,68]，還包括綜合以上的其他估算方法。人糞尿資源量的估算有2種方法：1) 人口數量 × 每人一年糞尿排泄量[2]；2) 人口數量 × 每人日排泄量 × 365[17]。

通過對已有文獻估算方法的分析，我們發現有機資源量的估算存在幾方面的問題: 1) 統計資料中出欄和存欄動物生長周期不明確。缺少詳細區分動物類別的養殖數量以及相應的飼養周期數據，不同研究者采用不同的動物飼養量[47]，不論是用存欄量或出欄量估算，都因為無法確定確切的飼養周期而難以準確估算[15]。如，環保總局發布的估算方法會導致結果偏低，而劉培芳等采用的方法會使結果偏高[18,67–69]。2) 有機肥料資源干濕狀態不明確。有機肥料資源的干濕狀態不同，其質量差異很大，特別是糞尿類資源。通用估算方法里沒有強調有機肥料資源的干濕狀態，有的研究者以干物質估算，如賈偉[27]估算我國糞肥資源量為14.64億t (不含綠肥和餅肥)，明顯低于其他估值。張無敵等[17]和張海成等[19]估算我國有機廢棄物產沼氣潛力時則視秸稈為風干基、糞尿含水量80%計算，而大多數估算都是鮮基[35–36,39]。3) 采用的人口基數不同造成的差異。對于人糞尿資源的估算，研究者根據自己的研究方向或角度估算的資源范圍不同，有的研究只估算農村人糞尿的資源量，如全國農業技術推廣中心[3]、張無敵等[17]和包雪梅等[7]，而李軼冰等[15]還剔除了進城農民人口。劉曉燕等[39]則估算了全國人糞尿資源量。4) 考慮的資源范圍不一致。由于缺乏一些動物的統計數據，如使役動物和鵝鴨養殖數量不清楚，只能推算估計其數量[35,69]。有的估算不包括某些動物糞尿資源，如Sun等[70]的估算不包括禽類。從2008年開始，有些研究者把蔬菜、藥材加工副產物、玉米芯、稻糠等農產品加工副產物估算為秸稈資源，是我國秸稈資源潛力增加的原因之一[8–9,20,54]。林業木料剩余物 (木屑和刨片) 是堆肥的原料[71–72]，也是有機肥資源。林木修剪以及秋冬產生的柴薪和枝葉每年也是一個不小的資源量[21]，但是很少被估算為有機肥料資源。

表 6 我國餅肥資源量Table 6 Cake manure resources amount in China

表 7 我國有機肥料資源總量Table 7 Total amount of organic fertilizer resources in China

2.2.2 估算參數不一致 有機肥料資源估算有兩類參數，第一類參數用于估算有機資源實物量，如草谷比、糞尿排泄系數、出餅率等；第二類參數用于估算有機肥料養分含量，如氮磷鉀等[47]。

1) 參數差異。作物品種、管理等對作物的草谷比影響很大，文獻中引用草谷比差異較大 (表1)。以蔬菜為例，目前所能查到的蔬菜草谷比參數是一個籠統值，沒有詳細到某種蔬菜，如辣椒、大白菜、菜花等，給估算帶來困難，特別是估算某一個地區的資源量。同樣，動物的排泄系數變化也較大，如豬糞的排泄系數為1.12～6 kg/d，牛糞排泄系數的變化范圍為18～34 kg/d或7700～15500.0 kg/a (表2)。這些參數的來源不明確，水分含量不一，參數測定時間不明，對農作物產量統計指標認識不清，會導致估算結果的顯著差異[9]。研究者對不同時期的資源量估算采用同一參數值，也會導致偏差。2) 參數陳舊過時。很多文獻中所采用的參數陳舊過時，如秸稈資源量所使用的許多參數都來自30多年前出版《農業技術手冊 (修訂本)》[9]，有些來自張福春等[29]的作物經濟系數。許多估算所采用的草谷比都是我國30多年以前調查的數據。草谷比實際上受地區、品種、產量水平以及種植模式等影響[9,73]。我國種植業從品種、栽培技術到管理水平等都發生了較大的變化[47]，用這種數據估算當前的秸稈資源量也會帶來偏差。雖然不少研究對秸稈草谷比做了重新核算[22,27,30]，但是一直不能明確地區之間的差異。出餅率、綠肥產量也一直沿用全國農業技術推廣服務中心1993年的調研數據[7,10]。總之，草谷比取值不當導致中國秸稈產量存在較大差異[8–9]。雖然每年有大量糞尿類養分資源的文章發表，但所使用的養分參數基本都來自1994年的數據[47]。董紅敏等[74]首次提出了畜禽養殖業產污系數分區、分飼養階段的估算方法。2009年環保部和中國農科院[5]發布了最新的畜禽產排污核算系數，估算方法和參數都有了比較合理的依據。

2.2.3 改進有機肥料資源量估算的建議

1) 估算方法的統一。鑒于目前各種報道估值不一，比較混亂，需要統一估算方法。首先是糞尿類的估算方法，畜禽糞尿的估算方法建議使用董紅敏等[74]所提出的分區、分飼養階段的估算方法，也避免了出欄、存欄量所導致動物數量不清所產生的不一致。秸稈資源量估算仍然參照畢于運等[8–9]和謝光輝等[20]的類似估算方法，綠肥和餅肥資源估算方法仍沿用全國農業技術推廣服務中心[2]的方法。其次，資源干濕狀態的統一。鑒于估算結果實際應用的方便，糞、尿類資源和綠肥均采用濕基或鮮基，秸稈和餅肥資源建議使用風干基。再次，資源范圍的統一。人糞尿資源的產生源于所有人口，應估算所有的人口，15歲以下未成年人口排泄量的處理建議采用劉曉燕等[39]提供的方法。統計資料中畜禽養殖數量不清的處理方法建議采用王方浩等[35]和林源等[69]所提供的處理方法，建議今后統計資料中能夠區分各種使役動物、家禽雞、鴨、鵝的養殖數量，因為這些動物的排泄系數、養分含量和生長周期差異很大 (表2、表3)，需要分別估算。秸稈類資源范圍，畢于運等[8–9]和謝光輝等[20]已經給出較為科學合理的范圍，建議在此基礎上，增加修剪的林木枝葉、木材加工的刨花等廢棄物資源量。

2) 參數的更新統一。草谷比、人、畜禽糞尿排泄系數以及秸稈、糞尿類養分含量需要重新調查測定、更新統一。在作物新品種審定的參數中，建議給出收獲系數。

基于秸稈、糞尿同樣也是種養業生物產出[41]的考慮，建議我國統計資料中增加秸稈生物量以及動物糞尿產量數據的統計報告，給我國有機肥料資源利用提供必要數據。

2.3 我國有機肥料資源的利用

2.3.1 有機肥資源利用的現狀與問題

第一、現階段我國作物生產主要依賴于化肥，有機肥在養分投入中的比例低。

據《2004年中國環境狀況公報》，2003年全國有機肥施用量僅占肥料施用總量的25%[75]。2005年，我國實際用于農業的有機肥料養分量僅占養分資源總量的約34%，占農田養分投入量約30%[65]。近來，我國化肥施用量不斷增長，1990～2009年間，世界氮肥生產增加的61%，氮肥消費增加的52%來自中國[76]。據FAO數據，2014年中國大陸化肥總養分 (N+P2O5+K2O) 用量占全球總用量的31%，平均施氮量為N 253.95 kg/hm2，世界平均施氮量僅為N 68.75 kg/hm2[77]。

我國有幾千年的農耕文明，自古就有重視有機肥更新地力的傳統[45]，積累了大量有機肥積制和施用的經驗[2]，但是改革開放以來我國農田化肥用量迅速增長，有機肥使用量日趨減少。1949年，我國有機肥在肥料投入中所占比重為99.9%，1980年下降到47.1%，2000年下降到31.4%[45]，2003年有機肥養分僅占肥料總養分的25%[75]。2009年，我國秸稈資源量為8.2億t，可利用資源為6.87億t，作為肥料利用 (秸稈還田) 的僅占可收集資源量的14.78%[55]。2008年，我國農田人畜糞尿和秸稈氮磷鉀養分輸入僅分別占農田養分總輸入的23.6%和8.0%[10]，大田作物中有機肥施用量更低。據趙榮芳等[78]文獻分析，至2009年，華北平原小麥-玉米輪作農家肥氮素輸入僅占氮素總輸入的10%。據本研究2014年在河北曲周縣第四疃鎮調查結果，有機肥料資源 (秸稈 + 農家肥) 的氮素和磷素輸入占小麥-玉米輪作體系氮素和磷素總輸入的19.2%和16.6%(未發表資料)。

第二、有機肥資源養分在貯存和加工過程損失嚴重，只關注實物回田是對有機肥料資源利用認識上的不足。

有機肥料資源利用是一個貯存、加工與施用的全過程。目前有機資源利用大都關注實物量的回田，而忽略了養分回田的實質問題，忽視有機肥料資源在貯存和加工過程中的養分損失，這不利于養分資源管理。從有機肥料資源的實物還田看，據楊帆等[52]報道，我國規模化養殖場畜禽糞便主要處理方式有傳統堆漚、工廠化處理和沼氣發酵，2008年我國用這3種方式處理糞便約56 117萬t，占規模化養殖場總量的72.4%。據2010年我國五個養殖大省 (吉林、四川、浙江、安徽、河北) 的調查結果，農村家禽糞尿還田率68.7%，豬糞還田率86.7%[79]。綜上，我國畜禽糞尿實物利用處理率約為總量的80%，但是，有機肥料資源從產生，到貯存、加工，到運輸到田間利用，每一個環節都存在著養分的損失。據Gu等[80]報道的數據推算，動物糞尿以氨揮發形式在儲存過程中的損失率可達到5.6%～34.0%。豬糞在貯存過程中氮素損失達到14.7%～41.2%。人糞尿在露天或室內存放90天，氮素損失達到8.40%～68.73%[11]。據我們研究，在河北曲周畜禽糞尿利用過程中貯存環節氮素損失占總氮的35.1%～43.0%(未發表資料)。糞肥在堆肥過程中氮、磷、鉀損失分別達到30.7%、11.2%、18.7%，儲藏過程中氮、磷、鉀則分別損失37.8%、48.1%、43.3%[27]。這樣，約有50%氮素在加工、貯存以及運輸施用過程中損失到環境中去。據研究報道，2002年，我國畜禽糞尿資源僅有50%的氮素養分還田，15%的氮素揮發損失，22%的氮素進入水體環境，13%的氮素養分棄置廢棄，損失氮素總量達到785.96萬t[36]。綜上所述，有機肥料資源的利用要全過程考慮養分的還田率，僅僅考慮產品或實物還田率是認識上的不足。Chadwick等[47]認為，中國養殖業過去20年發展很快，但是糞尿貯存、加工技術和政策遠遠沒有跟上。

第三、有機肥料資源可收集利用率與養分回田率低。

當前我國每年可產生約57億t有機肥料實物量，約7300萬t氮磷鉀養分總量。這些資源分布在哪里？如何才能有效收集和利用？秸稈可收集利用率受收獲方式、耕作制度、農田微地貌等因素的影響[9,81]。2015年全國秸稈總產量及其可收集利用量分別為10.4億t和9億t[41]。秸稈養分回田有多種方式，可以作為肥料直接還田、用作飼料過腹還田等，這些方式氮素還田率分別為100%、50%[14,82]。據此估算，2000年，我國秸稈氮素還田率為46.7%[14]。這是在只考慮秸稈養分回田情況下的結果，當綜合所有有機肥料資源氮素回田時，秸稈養分還田還要剔除作為飼料還田的部分，因為畜禽糞尿還田率會把作為飼料的秸稈養分包括進去，出現重復計算。根據包雪梅等[14]報道結果，全國秸稈肥料化利用率為36.6%，秸稈肥料化利用的氮素回田率為100%，這樣，秸稈氮素回田率實際是36.6%。

當前農村人糞尿利用出現了新問題。從2004年開始，國家設立了農村改廁項目，截至2009年底，全國農村衛生廁所普及率為63.1%，無害化衛生廁所普及率為40.4%[83]。可是，據我們2014年在河北曲周第四疃鎮的調查發現，由于該項目廁所改造后的設施缺少污水處理環節，這些污水長期被貯存在地下糞槽，5～10年才被抽出一次，然后大都拋棄到村外的水溝中，這樣，人糞尿養分幾乎全部損失到環境中。

如前所述，糞尿在貯存和加工處理過程中會造成養分的大量損失。以氮素為例，約有50%氮素在貯存和加工的過程中損失，糞尿實物還田僅占資源總量的80%[52,79]，所以糞尿資源氮素還田率約為40%。綜合秸稈和糞尿資源看，我國有機肥料養分資源中氮素回田率低于40%，當前我國有機肥料資源氮素約為3000萬t，推算當前我國有機資源氮素回田總量應小于1200萬t，與李書田等[10]報道的1125.9 萬 t (糞尿+秸稈) 接近。

2.3.2 有機肥料資源利用低的原因剖析

第一、政策因素

上個世紀80年代，我國農村實行土地經營的家庭聯產承包責任制，調動了農民糧食生產積極性，此后又陸續實施各項促進糧食生產政策，各種農業稅減免[84]，化肥生產的各種補貼和優惠[85–87]等等，使得化肥在市場、價格上占有優勢，促進了化肥的生產和使用。自2006年以來，雖然我國部分地區實行了有機肥補貼政策，但實施力度和范圍還相對較弱[47,52]。

第二、社會與經濟因素

1) 農村勞動力缺乏是當前有機肥不能有效利用的重要原因[47,49]。從上個世紀80年代以來，技術進步把農民從田間地頭解放出來，為了增加家庭經濟收入，農村勞動力轉移到非農業尋求兼職[47]，特別是40歲以下的青壯年外出打工成為常態[88]。北京和浙江農村的家庭收入來自外出務工占63%～79%，留守在農村的70%以上的人口年齡是40～60歲[47]，造成了農村勞動力短缺，而有機肥施用是一個耗時、重體力的農事活動，化肥施用反而方便、省時、省工。

2) 經濟因素。2008～2009年，為了化肥工業技術升級改造，我國向化肥生產廠家減稅和能源補貼等約496億元人民幣[76](原文獻為74.6億美元，這里根據目前人民幣兌美元匯率換算，下同)，2010年上升到1246億元人民幣[85,89](原文獻為187.6億美元)。20世紀70年代以來，我國農民購買尿素要比國際市場便宜50%～70%[85,89]，助推了我國化肥的過量施用[70,85,89]。以當前尿素市場平均價格40 kg/100元和牛糞(鮮)(氮素含量0.0085g/g) 平均價格150元/t計算，1公斤有機肥純氮折合市場價格17.6元，但每公斤尿素純氮只需要5.4元，所以有機肥大都施用在經濟價值高的蔬菜和果樹上[90–92]。例如，有機肥料在溫室大棚蔬菜地、露地蔬菜田、果園和水稻田的每季作物施用量分別約為N 1100 kg/hm2、170 kg/hm2、175 kg/hm2和9 kg/hm2[47,93]。

第三、技術與技術推廣因素

1) 貯存和加工過程保持養分的技術。控制貯存過程的養分損失需要標準化養殖場及農村糞尿貯存的科學管理。當前大多數養殖場的糞尿露天堆放，造成氮素氣態損失，遇到下雨天氣，造成糞尿養分的流失。缺少糞污分離、沉淀池等貯存工藝或設施。堆肥過程中控制氨損失的技術方法還有待進一步應用。

2) 有機肥施用技術落后。運輸糞尿到田間以及撒施有機肥的機械化不足導致糞尿利用率低[70]。許多運送方法還只適用于干清糞[47]，對于液體類糞尿就很困難。農村改用水沖廁所后產生的污水污泥如何使用是一個新問題。目前某些生態區還缺乏與秸稈還田技術相配套的栽培技術。秸稈還田技術已經推廣多年，在一定的土壤–氣候區實施較好，但在某些土壤-氣候條件下還存在許多問題。如皖北地區強制農民推行秸稈還田，禁止焚燒秸稈，而針對當地砂姜黑土耕性差、雨量集中等特點就缺乏相應的耕作技術。當前大部分采用旋耕，普遍造成春后小麥根系淺、缺氮，拔節期發育不良，農戶抵觸強烈。

3) 有機肥養分含量不清，給科學施用有機肥帶來困難。目前我國有機肥資源養分含量的數據，大多來自農技推廣技術服務中心1994年發布的結果。我國養殖業歷經幾十年的發展，動物品種、飼料以及管理都發生了很大的變化，糞尿養分含量同樣會隨之發生改變，以往的數據已過時。我國有機肥生產標準 (NY525-2011) 要求總養分含量大于5%，缺少氮磷鉀養分含量分別標注。另外，對于有機肥當季養分礦化釋放量也不清楚，研究報道較少。

4) 技術推廣

當前土地承包經營者 (農戶、合作社、家庭農場) 獲得農業技術，大多是通過農資經銷商、電視以及網絡途徑，但這些途徑的針對性不強，難以解決實際問題。鄉鎮級農業技術推廣站是最接近生產實踐的推廣部門，但這些部門沒有有效地把技術推廣到農戶中去，甚至有些地方的技術人員還要靠銷售農資來支撐自己的生活[47]。實質上是由于缺乏完整利益鏈條的長效運營機制，種養廢棄物綜合利用產品成本高，商品化水平低[41]。

2.3.3 提高有機肥料資源利用的途徑

1) 技術是解決有機肥料資源循環利用的關鍵

推行循環農業是解決農業廢棄物資源利用的根本途徑。秸稈、糞尿等廢棄物是物質和能量的載體[2,41]。由于化肥的應用，長期以來我們輕視了對這種產品的利用，造成了資源浪費。農業部《種養結合循環農業示范工程建設規劃 (2017～2020)》中明確提出大力推行種養結合循環農業，實行“資源–產品–再生資源–產品”的循環經濟模式，按照“減量化、再利用、資源化”的循環經濟理念，推動農業生產由“資源–產品–廢棄物”線性經濟向“資源–產品–再生資源–產品”循環經濟轉變[41]。在循環農業中，秸稈、糞尿等都是資源，有機肥料得到資源化循環利用，真正實現有機肥替代化肥，從而優化我國肥料結構，實現化肥零增長才有希望，徹底改變我國農業生產嚴重依賴化學肥料的局面。

因地制宜，開辟有機肥料資源利用的多條途徑，以應對有機肥料還田的技術問題。秸稈資源可以直接還田，可以作飼料養殖過腹還田，還可以加工成生物炭改良土壤，是解決當前有機肥料資源利用中許多技術難題的多種選擇。某些生態區秸稈直接還田后腐解困難，還會造成土傳病害的發生 (特別是蔬菜秸稈廢棄物的還田)，則可以選擇生物炭還田或者過腹還田，過腹還田是最佳的還田方式[94–95]。2008年，我國秸稈直接還田占還田總量的54.6%，過腹還田占42.1%[55]。目前農業部推行種養結合的循環農業[41]，這樣可以解決秸稈直接還田的許多技術問題。畜禽糞尿除了生產成商品有機肥外，還可以產沼氣，沼渣沼液還田，這些利用方式需要根據當地生態條件選擇。

有機資源利用的標準化設施建設。推進養殖場標準化建設以及有機肥料加工標準化建設。實施養殖場“三改兩分”(改水沖清糞或人工干清糞為漏縫地板下刮糞板清糞、改無限用水為控制用水、改明溝排污為暗道排污，固液分離、雨污分離)[41]，實現從源頭控制養分排放與流失。農村廁所旱改水后，要建設相應的污水處理與利用的標準化設施，如沼氣池、污水處理以及污泥處理的設施建設，實現養分高效還田。

2) 在政策支持下，建立由市場主體參與有機肥料資源利用的長效運營機制，是有機肥料資源利用的社會、經濟與政策保障。

推進有機肥料產品商品化進程，農業部提出要堅持創新市場主體參與建設機制，以市場運作為主，財政補助，競爭立項等方式，支持各種企業等實業參與投入[41]，解決我國有機肥料產品商品化成本高，有機廢棄物收集、加工過程利益鏈條不完整的長效運營機制的問題，提高有機資源利用率，讓有機肥料像化肥一樣在生產中受到歡迎和利用。

3 結語

我國有機肥料資源豐富，文獻綜合分析表明，目前年產實物量約57億t，其中人糞尿約8億t(鮮)，畜禽糞尿約38億t (鮮)，秸稈年產約10億t(風干)，綠肥約1.0億t (鮮) 以及餅肥約0.2億t (風干)，能夠提供氮磷鉀 (N+P2O5+K2O) 總養分約7300萬t，其中 N約 3000萬 t、P2O5約1300萬t、K2O約3000萬t，養分資源量巨大，然而目前養分利用率較低，以氮為例，目前回田率不足40%。

長久以來，我國有機肥料資源量估算不清，相關參數陳舊過時，只注重實物回田率，忽視收集、貯存過程的損失是有機肥料資源利用認識的不足。有機肥料資源利用技術不完善是其利用率低的關鍵。農村土地自主經營尋求利益最大化、勞動力轉移導致農村勞動力缺少等社會經濟因素，化肥施用成本低、有機肥施用成本高等經濟因素助推了優先使用化肥，忽略了有機肥料資源的開發利用。長期以來，我國有機肥料資源開發的優惠政策低于化肥，有機肥商品化低，沒有形成從收集、開發加工、銷售和施用的完整利益鏈，沒有形成有機肥料資源開發利用的長效機制。農業部所提出的推進農業生產方式的轉變，即由“資源–產品–廢棄物”的線性發展方式向“資源–產品–再生資源–產品”種養結合循環農業發展方式的轉變，是解決我國有機肥料資源利用的根本。循環農業生產需要解決有機肥料資源利用的各個環節的技術問題，創新由市場主體參與、政府補助、競爭立項建設的長效運行機制是解決我國有機肥料資源循環利用的保障。

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Organic fertilizer resources and utilization in China

NIU Xin-sheng1, JU Xiao-tang2*
( 1 Quzhou Experimental Station, China Agricultural University, Quzhou, Hebei 057250, China;2 College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China )

The literatures published mainly in recent 30 years were reviewed to estimate the basic organic fertilizer resources in China, and inquire into the reasons for the huge yearly discrepancies in the amount of organic fertilizer resources. From the statistics, about 5.7 billion tons (partly in fresh and partly in air dry) of organic resources stock will be produced annually nationwide at present, of which about 3.8 billion tons from animal manure (in fresh), 0.8 billion tons from human excreta (in fresh), one billion tons coming from crop straw(in air dry), 0.1 billion tons from green manure (in fresh) and 0.02 billion tons from cake manure (in air dry),which could provide about 73 million tons of total nutrients (N+P2O5+K2O) with 30 million tons of N, 13 million tons of P2O5and 30 million tons of K2O respectively. However, the huge organic resources were not fully used, the causes could be blamed on many factors including society, economy, policies, techniques and extension of technologies. The nutrient loss during collection, storage and processing of organic resources was thought one of key reasons for the low utilization of the resources and therefore the environmental pollution. The technique strategies should be concentrated on developing recycling agriculture, i.e combining the crop production with intensive breeding to create a whole benefit chain from the collection, procession to application of organic fertilizer resources. Government subsidies should be allocated to the construction of standardized facilities required for the above strategies.

organic fertilizer resources; nutrient content of organic fertilizer; organic fertilizer utilization;excreta resource; straw resource; green manure; cake manure

2017–11–09 接受日期：2017–11–22

公益性行業（農業）科研專項（201503106）；國家重大科學研究計劃（2014CB953800）資助。

牛新勝（1971—），男，安徽濉溪人，博士，高級農藝師，主要從事農業資源與環境科學研究。E-mail：xinshengniu@163.com* 通信作者 巨曉棠 (1965—)，男，陜西白水人，博士，教授，主要從事氮素循環與溫室氣體減排探究。E-mail：juxt@cau.edu.cn